JPH0457091B2 - - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、例えば半導体製造プロセスにおいて
利用され得るドライエツチング装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dry etching apparatus that can be used, for example, in a semiconductor manufacturing process.
［従来の技術］
近年、超LSIの集積化に伴い微細加工プロセス
において溶液を用いる湿式エツチングに代つてド
ライエツチングが主流となつてきている。ドライ
エツチングには、イオン衝撃を利用して機械的に
エツチングを行なうスパツタエツチング、ラジカ
ルと基板の化学反応を利用したプラズマエツチン
グおよび反応性イオンの陰極付近での加速を利用
した反応性イオンエツチング等があり、それぞれ
種々な型式のドライエツチング装置が提案されて
いる。[Prior Art] In recent years, with the increasing integration of VLSIs, dry etching has become mainstream in place of wet etching using a solution in microfabrication processes. Dry etching includes sputter etching, which uses ion bombardment to perform mechanical etching, plasma etching, which uses a chemical reaction between radicals and a substrate, and reactive ion etching, which uses acceleration of reactive ions near the cathode. Various types of dry etching devices have been proposed.
従来、例えば、集積回路の配線、絶縁膜および
ゲート材のドライエツチングには、ハロゲンを含
む反応性ガスのプラズマが用いられてきた。この
プロセスでは多量の反応性ガスを用いるため反応
室や配管中にハロゲン化水素が発生し、反応室や
配管が腐蝕したりポンプ油が劣化するという問題
があつた。そこで先に、陰極上の基板の周囲にハ
ロゲンを含む高分子材を配置してこの高分子材を
不活性ガスでスパツタしたり、また高分子材から
発生するガスで高分子材自体をセルフスパツタさ
せることにより発生する活性種を用いて基板をエ
ツチングするドライエツチング方法を提案した。
この方法で例えば高分子材として四フツ化エチレ
ン樹脂（テフロン）を用いてコンタクトホールの
エツチングを行なう場合には、フツ化水素の発生
がなく、従来問題となつていたポンプ油の劣化等
の心配がない。 Conventionally, plasma of a reactive gas containing halogen has been used, for example, for dry etching of wiring, insulating films, and gate materials of integrated circuits. Since this process uses a large amount of reactive gas, hydrogen halide is generated in the reaction chamber and piping, causing problems such as corrosion of the reaction chamber and piping and deterioration of pump oil. Therefore, first, a polymeric material containing halogen is placed around the substrate on the cathode, and this polymeric material is sputtered with an inert gas, or the polymeric material itself is self-sputtered with the gas generated from the polymeric material. We proposed a dry etching method that etches the substrate using active species generated by etching.
When contact holes are etched using this method, for example, using tetrafluoroethylene resin (Teflon) as the polymer material, there is no generation of hydrogen fluoride, and there is no need to worry about deterioration of pump oil, which was a problem in the past. There is no.
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、このような高分子材のセルフスパツ
タリングで発生する活性種によつてエツチングを
行なう方法では、フツ化水素の発生がなく、装置
を長期間安定して使用することができるが、高分
子材がエツチング処理すべき基板の周囲に配置さ
れているため、基板に対する活性種の供給が均一
ではなく、エツチングの均一性の点で問題があ
る。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, this method of etching using active species generated by self-sputtering of polymeric materials does not generate hydrogen fluoride and does not allow the equipment to remain stable for a long period of time. However, since the polymeric material is disposed around the substrate to be etched, the supply of active species to the substrate is not uniform and there is a problem in the uniformity of etching.
またエツチングに十分な活性種を発生させるた
めには、陰極上で高分子材の占める面積を十分に
とらなければならない。バツチ式装置にこの方法
を用いる場合には陰極上で高分子材の占める面積
が大きいため問題ないが、ウエハの大口径化に伴
い必要となる枚葉式装置ではこの方法を用いると
陰極が大型化してしまい、装置が小型で済むとい
う枚葉式の長所を十分生かすことができない。さ
らに、活性種の発生量はエツチングの選択性に大
きく影響し、例えば、テフロンを用いたコンタク
トホールのエツチングにおいてテフロンより発生
するCF系の活性種はSi上でポリマーを形成し、
Siのエツチングを妨げる働きをするため、高周波
電力を増加させたりしてテフロンのスパツタ量を
増加させれば、SiO／Si選択比は向上させること
ができる。このことからも陰極上での高分子材の
占める面積を十分大きくする必要がある。 In addition, in order to generate enough active species for etching, the polymer material must occupy a sufficient area on the cathode. When using this method in a batch type device, there is no problem because the area occupied by the polymer material on the cathode is large, but if this method is used in a single wafer type device, which is required as the diameter of the wafer becomes larger, the cathode becomes larger. Therefore, the advantage of single-wafer processing, which requires a small size of equipment, cannot be fully utilized. Furthermore, the amount of active species generated greatly affects etching selectivity; for example, when etching contact holes using Teflon, CF-based active species generated from Teflon form a polymer on Si.
The SiO/Si selectivity ratio can be improved by increasing the amount of Teflon spatter by increasing the radio frequency power or by increasing the amount of Teflon sputtering, since it acts to prevent etching of Si. For this reason as well, it is necessary to make the area occupied by the polymer material on the cathode sufficiently large.
高分子材を用いてエツチングを行なうとき、十
分な活性種を発生させなければならないが、陰極
に投入する高周波電力を増加させて高分子材のス
パツタ量を増加させると、基板かかるバイアスも
同時に増加し、エツチング条件が影響を受けてし
まうという問題がある。すなわち、高分子材から
の活性種の発生と基板のエツチングとを独立して
制御することができない。 When etching a polymer material, it is necessary to generate sufficient active species, but if the amount of spatter of the polymer material increases by increasing the high frequency power input to the cathode, the bias applied to the substrate also increases. However, there is a problem in that the etching conditions are affected. That is, the generation of active species from the polymer material and the etching of the substrate cannot be independently controlled.
そこで、本発明の目的は、陰極の大型化を必要
とせずにエツチング処理すべき基板に対して十分
な活性種を均一に供給でき、しかも高分子材のス
パツタリングとエツチングとを独立して制御でき
るドライエツチング装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to be able to uniformly supply a sufficient amount of active species to a substrate to be etched without requiring an enlarged cathode, and to be able to independently control sputtering and etching of a polymer material. An object of the present invention is to provide a dry etching device.
［問題点を解決するための手段］
上記の目的を達成するために、本発明によるド
ライエツチング装置は、アースされた真空処理室
内に、それぞれ高周波電界の印加される対向した
二つの陰極を設け、一方の陰極の表面にフツ素ま
たは塩素を含む高分子材を配置し、他方の陰極の
表面にエツチング処理すべき基板を装着し、一方
の陰極の表面に配置した高分子材のスパツタリン
グにより発生する活性種で他方の陰極の表面上の
基板をエツチングするようにしたことを特徴とし
ている。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the dry etching apparatus according to the present invention is provided with two opposing cathodes to which a high frequency electric field is applied, respectively, in a grounded vacuum processing chamber. A polymer material containing fluorine or chlorine is placed on the surface of one cathode, a substrate to be etched is attached to the surface of the other cathode, and the polymer material placed on the surface of one cathode is sputtered. It is characterized in that the active species etches the substrate on the surface of the other cathode.
本発明の別の特徴によれば、対向して設けられ
た二つの陰極に対して、高密度プラズマを発生さ
せる垂直な磁界を形成する磁界発生装置が設けら
れる。 According to another feature of the present invention, a magnetic field generating device is provided for forming a perpendicular magnetic field for generating high-density plasma with respect to two opposing cathodes.
また、対向した二つの陰極は、互いに接近させ
て配置され得、それにより両陰極間での電子の螺
旋状往復運動により高密度プラズマを発生させる
ようにされ得る。 Also, two opposing cathodes may be placed close to each other, thereby generating a high-density plasma due to the helical reciprocating movement of electrons between the two cathodes.
［作用］
このように構成した本発明によるドライエツチ
ング装置においては、対向した二つの陰極の一方
にフツ素または塩素を含む高分子材を配置し、他
方の陰極の表面にエツチング処理すべき基板を装
着したことにより、一方の陰極の表面に配置され
た高分子材のスパツタリングにより発生する活性
種は、他方の陰極上の基板に対し均一に供給さ
れ、それにより均一なエツチングを保証すること
ができる。[Function] In the dry etching apparatus according to the present invention configured as described above, a polymeric material containing fluorine or chlorine is placed on one of the two opposing cathodes, and a substrate to be etched is placed on the surface of the other cathode. With this installation, active species generated by sputtering of the polymer material placed on the surface of one cathode can be uniformly supplied to the substrate on the other cathode, thereby ensuring uniform etching. .
また高分子材を基板の周囲ではなく、対向した
陰極表面に配置するため、陰極を大型化する必要
なしに、十分な活性種を発生させることができ
る。この場合、両陰極を互いに接近させて配置す
るか、または対向して設けられた二つの陰極に対
して垂直な磁界を形成する磁界発生装置を設ける
ことにより、前者の場合には陰極間での電子の往
復運動、また後者の場合にはペニング放電を起さ
せることにより、低電圧大電流の高密度プラズマ
が発生され、高分子材のスパツタリング速度を大
きくすることができると共に低ダメージで高速の
エツチングを行なうことができる。 Furthermore, since the polymer material is disposed not around the substrate but on the opposing cathode surface, sufficient active species can be generated without the need to enlarge the cathode. In this case, by arranging both cathodes close to each other, or by providing a magnetic field generating device that generates a magnetic field perpendicular to the two cathodes disposed facing each other, in the former case, the distance between the cathodes can be increased. By causing the reciprocating movement of electrons or, in the latter case, Penning discharge, a high-density plasma with low voltage and large current is generated, making it possible to increase the sputtering speed of polymer materials and to achieve high-speed etching with low damage. can be done.
さらに、それぞれの陰極に投入する高周波電力
を別々に制御することができるため、高分子材の
十分なスパツタリングを行ないながら、基板にか
かるバイアスを小さくしてダメージのないエツチ
ングを行なうことができる。 Furthermore, since the high frequency power applied to each cathode can be controlled separately, it is possible to perform sufficient sputtering of the polymer material while reducing the bias applied to the substrate and performing etching without damage.
なお、それぞれの陰極に印加する高周波の位相
差を180°に選べば、さらに高密度のプラズマを形
成することができる。 Note that if the phase difference of the high frequency waves applied to each cathode is selected to be 180°, even higher density plasma can be formed.
［実施例］
以下、添附図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図には、本発明によるドライエツチング装
置の一実施例を概略的に示し、１は真空容器で電
気的には接地されている。真空容器１内には二つ
の高周波陰極２，３が対向して配置されており、
これらの高周波陰極２，３はそれぞれ分割、位相
反転回路４および図示してないブロツキングコン
デンサを介して高周波電源５に接続され、この高
周波電源５から180°の位相差で高周波電界が印加
される。この実施例では高周波陰極２，３は好ま
しくは互いに接近されて配置され、これにより、
高周波陰極２，３間で電子の往復運動を生じさ
せ、高密度のプラズマを発生するようにされ得
る。高周波陰極２，３は、陰極材料のスパツタリ
ングによる汚染を防ぐためAl、Al2O3またはSiO2
等の非磁性体６で被覆されている。高周波陰極２
にはハロゲンを含む高分子材７が配置され、また
高周波陰極３にはエツチング処理すべき基板８が
装着される。 FIG. 1 schematically shows an embodiment of a dry etching apparatus according to the present invention, in which numeral 1 denotes a vacuum vessel which is electrically grounded. Two high-frequency cathodes 2 and 3 are arranged facing each other in the vacuum container 1.
These high-frequency cathodes 2 and 3 are connected to a high-frequency power source 5 via a dividing and phase inverting circuit 4 and a blocking capacitor (not shown), and a high-frequency electric field is applied from this high-frequency power source 5 with a phase difference of 180°. Ru. In this embodiment, the high frequency cathodes 2, 3 are preferably arranged close to each other, so that
Electrons are caused to reciprocate between the high-frequency cathodes 2 and 3, and high-density plasma can be generated. The high frequency cathodes 2 and 3 are made of Al, Al 2 O 3 or SiO 2 to prevent contamination due to sputtering of the cathode material.
It is coated with a non-magnetic material 6 such as. High frequency cathode 2
A polymer material 7 containing halogen is placed on the high-frequency cathode 3, and a substrate 8 to be etched is attached to the high-frequency cathode 3.
このように構成した図示装置において、高周波
陰極２，３にそれぞれ分割、位相反転回路４およ
び図示してないブロツキングコンデンサを介して
高周波電源５から180°の位相差で高周波電界を印
加することによつて、高密度のプラズマが発生さ
れ、この高密度のプラズマにより高周波陰極２上
の高分子材７がスパツタされる。これによりプラ
ズマ中で分解されて活性種が発生され、この活性
種によつて対向した高周波陰極３上の基板８がエ
ツチングされる。 In the illustrated device configured in this way, a high frequency electric field is applied to the high frequency cathodes 2 and 3 from a high frequency power source 5 with a phase difference of 180° via a divided phase inversion circuit 4 and a blocking capacitor (not shown). As a result, high-density plasma is generated, and the polymer material 7 on the high-frequency cathode 2 is sputtered by this high-density plasma. As a result, it is decomposed in the plasma to generate active species, and the substrate 8 on the opposing high-frequency cathode 3 is etched by the active species.
第２図には高周波陰極に対して垂直な磁界を形
成する磁界発生装置を設けた本発明の別の実施例
を示し、第１図の実施例の場合と同様に電気的に
は接地されている真空容器９内には二つの高周波
陰極１０，１１が対向して配置されており、これ
らの高周波陰極１０，１１はそれぞれ分割、位相
反転回路１２および図示してないブロツキングコ
ンデンサを介して高周波電源１３に接続され、
180°の位相差で高周波電界が印加される。高周波
陰極１０，１１の各々の裏側にはそれぞれ永久磁
石１４，１５が取付けられ、これらの永久磁石１
４，１５は各高周波陰極に対して垂直な磁界を発
生し、電子が対向した高周波陰極１０，１１間で
螺旋状のペニング放電運動をしながら往復運動す
るようにされる。これにより高密度のプラズマが
得られる。こうして設けられた高周波陰極１０と
永久磁石１４の組立て体および高周波陰極１１と
永久磁石１５の組立て体はそれぞれ、陰極材料の
スパツタリングによる汚染を防ぐためAl、Al2O3
またはSiO2等の非磁性体１６で被覆されている。
高周波陰極１０にはハロゲンを含む高分子材１７
が配置され、また高周波陰極１１にはエツチング
処理すべき基板１８が装着される。 FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, which is provided with a magnetic field generating device that generates a magnetic field perpendicular to the high-frequency cathode, and is electrically grounded as in the embodiment of FIG. Two high-frequency cathodes 10 and 11 are arranged facing each other in a vacuum container 9, and these high-frequency cathodes 10 and 11 are connected to each other via a splitting and phase inverting circuit 12 and a blocking capacitor (not shown). connected to the high frequency power supply 13,
A high frequency electric field is applied with a phase difference of 180°. Permanent magnets 14 and 15 are attached to the back side of each of the high-frequency cathodes 10 and 11, and these permanent magnets 1
4 and 15 generate a magnetic field perpendicular to each high-frequency cathode, so that electrons reciprocate while performing a spiral Penning discharge motion between the opposing high-frequency cathodes 10 and 11. This results in high-density plasma. The thus provided assembly of high frequency cathode 10 and permanent magnet 14 and the assembly of high frequency cathode 11 and permanent magnet 15 are each made of Al, Al 2 O 3 to prevent contamination due to sputtering of the cathode material.
Alternatively, it is coated with a non-magnetic material 16 such as SiO 2 .
The high frequency cathode 10 is made of a polymer material 17 containing halogen.
are arranged, and a substrate 18 to be etched is attached to the high frequency cathode 11.
［発明の効果］
以上説明してきたように、本発明によるドライ
エツチング装置においては、対向した二つの陰極
の一方にフツ素または塩素を含む高分子材を配置
し、他方の陰極の表面にエツチング処理すべき基
板を装着し、一方の陰極の表面に配置された高分
子材のスパツタリングにより発生する活性種を用
いて、他方の陰極上の基板をエツチングするよう
に構成しているので、発生する活性種は基板に均
一に供給され、エツチングを均一に進行させるこ
とができる。また高分子材を基板の周囲ではな
く、対向した陰極表面に配置するため、陰極を大
型化する必要なしに、十分な活性種を発生させる
ことができ、従つて、装置を小型、枚葉式化する
のに適している。[Effects of the Invention] As explained above, in the dry etching apparatus according to the present invention, a polymeric material containing fluorine or chlorine is disposed on one of two opposing cathodes, and the surface of the other cathode is etched. The structure is such that the substrate on the other cathode is etched using the active species generated by sputtering the polymer material placed on the surface of one cathode, so the generated activation The seeds are uniformly supplied to the substrate, allowing etching to proceed uniformly. In addition, since the polymer material is placed on the surface of the opposing cathode rather than around the substrate, sufficient active species can be generated without the need to enlarge the cathode. suitable for becoming
また本発明による装置では、両陰極を互いに接
近させて配置するか、または対向して設けられた
二つの陰極に対して垂直な磁界を形成する磁界発
生装置を設けることにより、前者の場合には陰極
間での電子の往復運動、また後者の場合にはペニ
ング放電を起させることにより、低電圧大電流の
高密度プラズマが発生され、高分子材のスパツタ
リング速度を大きくすることができると共に低ダ
メージで高速のエツチングを行なうことができ
る。従つて、枚葉式の処理装置として応用しても
十分な生産性を得ることができる。 Furthermore, in the device according to the present invention, by arranging both cathodes close to each other or by providing a magnetic field generating device that generates a magnetic field perpendicular to the two cathodes provided facing each other, in the former case, By reciprocating electron movement between the cathodes, or in the latter case by causing Penning discharge, high-density plasma with low voltage and large current is generated, making it possible to increase the sputtering speed of polymer materials and reduce damage. can perform high-speed etching. Therefore, sufficient productivity can be obtained even when applied as a single-wafer processing apparatus.
さらに、それぞれの陰極に投入する高周波電力
を別々に制御することができるため、本発明によ
る装置では高分子材の十分なスパツタリングを行
ないながら、基板にかかるバイアスを小さくして
ダメージのないエツチングを行なうことができ
る。 Furthermore, since the high-frequency power applied to each cathode can be controlled separately, the apparatus according to the present invention can perform sufficient sputtering of the polymer material while reducing the bias applied to the substrate to perform damage-free etching. be able to.
第１図は本発明の一実施例を示す概略線図、第
２図は本発明の別の実施例を示す概略線図であ
る。
図中、１，９：真空容器、２，３，１０，１
１：高周波陰極、４，１２：分割、位相反転回
路、５，１３：高周波電源、６，１６：非磁性体
６，７，１７：高分子材８，１８：エツチング処
理すべき基板、１４，１５：永久磁石。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the invention. In the figure, 1, 9: vacuum container, 2, 3, 10, 1
1: High frequency cathode, 4, 12: Division, phase inversion circuit, 5, 13: High frequency power source, 6, 16: Non-magnetic material 6, 7, 17: Polymer material 8, 18: Substrate to be etched, 14, 15: Permanent magnet.
Claims (1)
波電界の印加される対向した二つの陰極を設け、
一方の陰極の表面にフツ素または塩素を含む高分
子材を配置し、他方の陰極の表面にエツチング処
理すべき基板を装着し、一方の陰極の表面に配置
した高分子材のスパッタリングにより発生する活
性種で他方の陰極の表面上の基板をエツチングす
るようにしたことを特徴とするドライエツチング
装置。 ２ 対向した二つの陰極を互いに接近させて配置
し、両陰極間での電子の往復運動により高密度プ
ラズマを発生させるようにした特許請求の範囲第
１項に記載のドライエツチング装置。 ３ アースされた真空処理室内に、それぞれ高周
波電界の印加される対向した二つの陰極を設け、
一方の陰極の表面にフツ素または塩素を含む高分
子材を配置し、他方の陰極の表面にエツチング処
理すべき基板を装着し、また対向して設けられた
二つの陰極に対して垂直な磁界を形成する磁界発
生装置を設け、電子の螺旋状運動による高密度プ
ラズマを発生させることにより、一方の陰極の表
面に配置した高分子材のスパツタリングにより発
生する活性種で他方の陰極の表面上の基板をエツ
チングするようにしたことを特徴とするドライエ
ツチング装置。[Claims] 1. Two opposing cathodes to which a high frequency electric field is applied are provided in a grounded vacuum processing chamber,
A polymer material containing fluorine or chlorine is placed on the surface of one cathode, a substrate to be etched is attached to the surface of the other cathode, and the polymer material placed on the surface of one cathode is sputtered. A dry etching device characterized in that the substrate on the surface of the other cathode is etched with active species. 2. The dry etching apparatus according to claim 1, wherein two opposing cathodes are arranged close to each other, and high-density plasma is generated by reciprocating movement of electrons between the two cathodes. 3 Two opposing cathodes to which a high-frequency electric field is applied are installed in a grounded vacuum processing chamber,
A polymeric material containing fluorine or chlorine is placed on the surface of one cathode, a substrate to be etched is attached to the surface of the other cathode, and a magnetic field perpendicular to the two cathodes provided facing each other is placed. By installing a magnetic field generating device to generate a high-density plasma by the spiral movement of electrons, active species generated by sputtering of the polymer material placed on the surface of one cathode can be used to generate high-density plasma on the surface of the other cathode. A dry etching device characterized in that it etches a substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23645585A JPS6297329A (en) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | Dry etching device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23645585A JPS6297329A (en) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | Dry etching device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6297329A JPS6297329A (en) | 1987-05-06 |
| JPH0457091B2 true JPH0457091B2 (en) | 1992-09-10 |
Family
ID=17001000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23645585A Granted JPS6297329A (en) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | Dry etching device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6297329A (en) |
Families Citing this family (5)
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| EP1048872B1 (en) | 1999-04-29 | 2003-11-12 | Dr.Ing. h.c.F. Porsche Aktiengesellschaft | Method of laying out a brake disc |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194532A (en) * | 1981-05-26 | 1982-11-30 | Nec Corp | Selective etching for organic high molecule coupling substance |
| JPS6056076A (en) * | 1983-09-08 | 1985-04-01 | Ulvac Corp | Sputter etching device |
| JPS60130186A (en) * | 1983-12-17 | 1985-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device |
-
1985
- 1985-10-24 JP JP23645585A patent/JPS6297329A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194532A (en) * | 1981-05-26 | 1982-11-30 | Nec Corp | Selective etching for organic high molecule coupling substance |
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| JPS60130186A (en) * | 1983-12-17 | 1985-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6297329A (en) | 1987-05-06 |
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